專利名稱：液晶顯示面板構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)于一種液晶顯示面板構(gòu)件，即結(jié)合場發(fā)射顯示器(Field Emission Display；FED)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)，即液晶顯示面板結(jié)合一種具碳納米管陰極的場發(fā)射光源構(gòu)件的構(gòu)造技術(shù)，尤指結(jié)合一種以碳納米管為電子發(fā)射源層(陰極)的場發(fā)射光源構(gòu)件構(gòu)造技術(shù)以用于液晶顯示面板。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的液晶顯示器(LCD)面板包含TN/STN/TFT LCD，其液晶數(shù)組單元是利用液晶的光電效應(yīng)，通過外部的電壓控制，再通過液晶分子的折射特性，以及對光線的旋轉(zhuǎn)能力來獲得亮暗情況(或者稱為可視光學(xué)的對比)，進而達到顯像的目的，然由于液晶本身不發(fā)光，故需提供一背光源，而背光源種類有LED，EL，CCFL…等。
又VFD(真空熒光顯示器)。在透明的真空容器中由直熱形陰極發(fā)射出熱電子，經(jīng)由柵極加速撞擊至陽極利用陽極上的熒光體受電子的沖擊而發(fā)光，依柵極的構(gòu)造不同驅(qū)動方式可分為靜態(tài)直流(static)驅(qū)動，動態(tài)脈波(dynamic)驅(qū)動。
由上述傳統(tǒng)的技藝而言，LCD面板輕薄，省電，且VFD優(yōu)點為自發(fā)光，壽命長，操作溫度范圍廣，成本低；但是LCD亮度低，仰賴背光源表現(xiàn)亮度僅達數(shù)百ms，難以達到幫助使用人的閱覽效果；又LCD反應(yīng)時間長，需約數(shù)十至數(shù)百ms；有視角限制；使用環(huán)境限制，環(huán)境溫度限制在0度至60度；且VFD耗電量高；反應(yīng)時間長，無法滿足動態(tài)畫面呈現(xiàn)；另，LCD上以固定外加光源模式再通過以液晶顯示面板上設(shè)置的濾光片以產(chǎn)生三原色，色澤飽和度仍不及以電子激發(fā)熒光粉體所產(chǎn)生的顏色飽和度，因此傳統(tǒng)技術(shù)用于顯示面板皆有其缺失。
由于碳納米管(Carbon nanotubes)自1991年被Iijima提出后(Nature 354，56(1991))具備極高的電子特性，并且已被多種電子元件內(nèi)所使用，而碳納米管可以有很高的長寬比(aspect ratio)大于500以上，和高的剛性其楊氏系數(shù)多在1000GPn以上，而碳納米管的尖端或缺陷處均為原子級規(guī)模的露出，以上這些特性因此被認(rèn)為一種理想的場電子發(fā)射源(electron field emitter)材料，例如一種場發(fā)射顯示器的陰極板上的電子發(fā)射源的利用。由于納米碳管具備以上所示的物理特性，因此也可被設(shè)計為多種工藝如網(wǎng)印、噴涂或薄膜工藝等以圖騰(pattern)化于電子元件使用。但亦可用于LCD的背光或光源構(gòu)件。
本實用新型所謂的場發(fā)射顯示器(可用于場發(fā)射光源構(gòu)件)是一種利用電場以使陰極電子發(fā)射源(Cathode electron emitter)產(chǎn)生電子，通過該電子激發(fā)陽極板的熒光粉體，以使熒光粉體產(chǎn)生光子發(fā)光，其特色是輕、薄、有效顯示區(qū)域尺寸的大小可依工藝及產(chǎn)品需求制作，此外也沒有如平面液晶顯示器的視角問題?？捎糜趫D像顯示亦可以簡化后的構(gòu)造用于LCD的光源，并可簡化公知LCD濾光片的設(shè)置。
請參考圖1所示一種簡易的公知場發(fā)射顯示器1a其結(jié)構(gòu)至少包含陽極3a與陰極4a，單元結(jié)構(gòu)5a有單元陽極51a及單元陰極52a，其間設(shè)置有阻隔壁(rib)53a，提供為陽極與陰極間真空區(qū)域的間隔，及作為陽極與陰極之間的支撐，參閱圖1所示，一陽極3a至少包含一陽極玻璃基板31a，一陽極導(dǎo)電層32a，一熒光粉體層(phosphorslayer)33a；而一陰極4a至少包含一陰極玻璃基板41a，一陰極導(dǎo)電層42a，一電子發(fā)射源層43a(具納米碳管)；其中陽極3a與陰極4a之間隔是由阻隔壁53a配置，其功能為保持陰極板與陽極板之間的真空區(qū)域的維系，并通過提供的一外加電場，以使陰極板上的電子發(fā)射源層43a產(chǎn)生電子并射向陽極板上的熒光粉體激發(fā)而使熒光粉體發(fā)光。該二極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射顯示器，陰極與陽極的間隙可介于50μm至200μm之間，所需要的驅(qū)動電場強度多無須超過10V/μm，或驅(qū)動電壓(Turnon Voltage)大于150V以上，即可使陰極產(chǎn)生電子，至于熒光粉的發(fā)光效率則依選用的該熒光粉材料特性而定。
在此須針對熒光粉體層(phosphors layer)33a及電子發(fā)射源層43a的制作方式做一說明；一般而言若場發(fā)射顯示器做為顯示屏幕，則細(xì)致的顯示像素是為必要，因此陰極與陽極的涂層是可為為網(wǎng)印或微影工藝(類似半導(dǎo)體工藝)的具精度工藝方式來制做，但此類涂布方式用于光源構(gòu)造系為低單價構(gòu)造物，因此以溶液噴涂陰極之涂層方式(用噴液體的噴嘴噴)會是較符合成本的方式，如噴涂納米碳管混合液(陰極涂層)，可使制造成本降低許多。
又為滿足液晶顯示元件的光源需求，亮度至少需1000nits以上，以該等亮度需求，公知技藝的場發(fā)射發(fā)光元件需三極以上方能滿足亮度需求，然以該等三極結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，成本高不利于低成本的光源元件，然若采取公知的二極結(jié)構(gòu)，除非有特殊的電源結(jié)構(gòu)，或高效率的陰陽極板，二極結(jié)構(gòu)的發(fā)熱或亮度不足仍難以滿足市場的需求。
請參考圖2所示，為公知的液晶面板模塊1b(包含背光)的側(cè)向截面構(gòu)造圖，其液晶面板2b的背面設(shè)有具背光功能的光源裝置，包含有導(dǎo)光板5b、反光面3b及冷陰極管光源4b，其運作原理是為冷陰極管光源4b發(fā)光后，部分所發(fā)射的光射到反光面3b各部份后，集中由液晶面板2b所在的一側(cè)射出，如此則可使冷陰極管光源4b成為液晶面板2b背光光源，此外，光源4b是產(chǎn)生一連續(xù)可見光光譜，為使液晶顯示面板可以有一彩色畫面呈現(xiàn)，需設(shè)置一濾光片(圖標(biāo)未標(biāo)示)以將該光源產(chǎn)生的連續(xù)光譜置換為三原色光。然而此一液晶面板模塊1b為部份所發(fā)射的光以反射的形式形成光源，其發(fā)光亮度有所減損；此外該液晶面板模塊1b底部側(cè)面空間的使用亦為一大缺點，因為電子裝置必須安排一長條型空間來容納冷陰極管光源4b，在某些電子裝置的應(yīng)用上極不方便，另，經(jīng)濾光片所轉(zhuǎn)換的三原色光色澤飽和度仍不及以電子發(fā)射激發(fā)三原色熒光粉所產(chǎn)生的色澤飽和。因此有必要加以改善。
且，以碳納米管制作為涂料的方式實施于場發(fā)射顯示器1a以制作為陰極的電子發(fā)射源層43a，也仍得考慮是否有陽極發(fā)熱的現(xiàn)象，此現(xiàn)像在直流驅(qū)動發(fā)光時特別明顯，此問題仍待克服。因此，本創(chuàng)作人乃設(shè)計一種具交流電驅(qū)動的具碳納米管陰極的光源構(gòu)件，通過一交變電路設(shè)置于陰陽極玻璃基板上(或陰極與柵極間)，再通過外部驅(qū)動IC(integral circuit)控制，又以微影工藝或網(wǎng)印圖案化制作陽極三色熒光粉體層及使用噴涂或網(wǎng)印方法涂布陰極納米碳管層，據(jù)此以本方法制作可提供以下的優(yōu)點一、可提供一散熱良好，能抵抗發(fā)光元件熱集中的較佳構(gòu)造；二、以現(xiàn)有技術(shù)易于取得驅(qū)動IC(integral circuit)；三、噴涂或印刷方式制作陰極成本低；四、直接對液晶面板2b發(fā)光的構(gòu)造可使亮度不受反射折損且不占多余的側(cè)面空間；五、無須設(shè)置濾光片，直接以電子激發(fā)熒光粉所產(chǎn)生的三原色，色澤飽和度佳。
實用新型內(nèi)容有鑒于以公知技藝制作的液晶顯示面板光源構(gòu)造，需有種種低成本及亮度與空間需求，本實用新型乃在公知的場發(fā)射顯示器加入交流電驅(qū)動電路，及陰極噴涂或印刷式涂層，以克服下列問題一、提供一高亮度面板，以增加顯示效果；二、可用于室外環(huán)境，環(huán)境要求限制低；三、以現(xiàn)有技術(shù)易于取得驅(qū)動IC(integral circuit)；四、場發(fā)射顯示器直接產(chǎn)生三原色光源，取代液晶顯示面板濾光片的設(shè)置；五、噴涂或印刷式制作成本低；六、亮度較不受反射折損且不占多余的側(cè)面空間，及無濾光片的設(shè)置而不致亮度減損。
本實用新型的主要目的，是提供一種可提供一散熱良好，能抵抗發(fā)光元件熱集中的較佳構(gòu)造用于場發(fā)射顯示器，以使液晶顯示面板的用途需求得以滿足。
本實用新型又一目的，是提供用于液晶顯示面板構(gòu)件，通過以現(xiàn)有技術(shù)易于取得驅(qū)動IC(integral circuit)，避免開發(fā)新控制電路的成本。
本實用新型再一目的，是提供用于液晶顯示面板構(gòu)件，其背光光源亮度不受反射折損且不占多余的側(cè)面空間。
本實用新型再又一目的，是提供用于液晶顯示面板構(gòu)件，其背光光源直接提供一三原色光源，對應(yīng)于液晶顯示面板的各該液晶數(shù)組單元，直接提供三原色光，取代公知濾光的設(shè)置。
為達上述所謂的諸目的，本實用新型提供一種具交流電驅(qū)動的具碳納米管陰極的液晶顯示面板光源構(gòu)造，通過一交變電路設(shè)置于陰陽極玻璃基板上(或陰極與柵極間)，再通過外部驅(qū)動IC(integral circuit)控制，及各種相關(guān)附加構(gòu)造，使得公知的種種問題可以克服。
本實用新型一種液晶顯示面板構(gòu)件包含液晶顯示面板，該液晶顯示面板包括液晶數(shù)組單元，以控制光源的通透，或畫面的呈現(xiàn)；場發(fā)射光源構(gòu)件，位于該液晶顯示面板的背面，該場發(fā)射光源構(gòu)件包含陽極構(gòu)造，具熒光粉體層，位于接近液晶顯示面板側(cè)；陰極構(gòu)造，具碳納米管層，位于遠離液晶顯示面板側(cè)；阻隔壁，可以網(wǎng)印或微影工藝設(shè)置于陰極與陽極結(jié)構(gòu)之間，以維系陰陽間的真空間隙；及交變電路，具有電壓施加端，可承受一預(yù)定交流頻率與一預(yù)定交流電壓的電流，施加于該電壓施加端與該陰極間；其中該碳納米管層具有一預(yù)定范圍的陰極噴涂層厚度；其中該碳納米管層具有一預(yù)定范圍的陰極噴涂層厚度；其中該熒光粉體層為具紅綠藍三色顯示能力的熒光粉體所形成，且對應(yīng)液晶顯示面板的各該液晶數(shù)組單元；其中阻隔壁具一與預(yù)定范圍的阻隔壁厚度，以維系交變電路提供電壓對于陰陽極間形成的交變電場強度。
請參閱以下有關(guān)本實用新型的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限制者。


圖1是公知場發(fā)射顯示元件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是公知液晶顯示面板組合件的結(jié)構(gòu)示意圖；及圖3是本實用新型液晶顯示面板構(gòu)件側(cè)面構(gòu)造示意圖。
場發(fā)射顯示器 1a 陽極 03a陽極玻璃基板 31a 陽極導(dǎo)電層32a熒光粉體層 33a 陰極 4a陰極玻璃基板 41a 陰極導(dǎo)電層42a電子發(fā)射源層 43a 單元結(jié)構(gòu) 5a單元陽極 51a 單元陰極 52a阻隔壁 53a液晶面板模塊 1b 液晶面板 2b反光面 3b 冷陰極管光源 4b導(dǎo)光板 5b場發(fā)射光源構(gòu)件 1 陽極玻璃基板 31陽極導(dǎo)電層 32 熒光粉體層33陰極構(gòu)造 4 陰極玻璃基板 41
陰極導(dǎo)電層42電子發(fā)射源層43阻隔壁53液晶顯示面板6液晶數(shù)組單元 具體實施方式
請參考圖3，本實用新型是提供一種液晶顯示面板構(gòu)件，其具有液晶顯示面板6，其包括液晶數(shù)組單元61以控制單元內(nèi)光源的通透或畫面的變化及場發(fā)射光源構(gòu)件1，其包含陽極構(gòu)造3(包含陽極玻璃基板31、陽極導(dǎo)電層32及熒光粉體層33)，具熒光粉體層33，用以受陰極構(gòu)造發(fā)出的電子撞擊而發(fā)光；又有陰極構(gòu)造4(包含陰極玻璃基板41、陰極導(dǎo)電層42及電子發(fā)射源層43)，具碳納米管層形成的電子發(fā)射源層43，受電偏壓時可放出電子束；及交變電路，具有電壓施加端，一般是與陽極構(gòu)造或柵極相連接，而以陰極構(gòu)造4為0V的電位，可承受一預(yù)定交流頻率與一預(yù)定交流電壓的電流，施加于該電壓施加端與該陰極間；其中該陽極構(gòu)造具有場發(fā)射光源構(gòu)件1發(fā)光區(qū)，可具有驅(qū)動端電路而連到外界驅(qū)動電源；本實用新型可為二極(陰極對陽極發(fā)射電子束)構(gòu)造。由于控制邏輯與一般的半導(dǎo)體二極管極為相似，因此驅(qū)動IC應(yīng)極易開發(fā)，可就現(xiàn)有IC成品設(shè)計改做即可使用。且又當(dāng)為成本考量時，以噴涂方式涂布陰極的納米碳管層為較佳；且其中該碳納米管層具有一預(yù)定范圍的陰極噴涂層厚度。其中陰極構(gòu)造4與陽極構(gòu)造3是以阻隔壁53加以分開可以網(wǎng)印或微影工藝圖案化配置場發(fā)射光源陰陽極單元之間并預(yù)設(shè)一特定厚度。其中該熒光粉體層為具紅綠藍三原色顯示能力的熒光粉體所形成，各該原色對應(yīng)于液晶顯示面板6的液晶數(shù)組單元61。
本實用新型的部份元件為場發(fā)射光源構(gòu)件1，且該元件截面構(gòu)造大致與圖1公知構(gòu)造相同，所不同者，是使用交變電路與指定使用噴涂方式制做納米碳管層。因此本發(fā)明能較公知的裝置更具亮度及低成本。
本實用新型的液晶顯示面板構(gòu)件，尚且可進一步包含下列細(xì)部特性；本實用新型其中該碳納米管層的陰極噴涂層厚度范圍為可為每層3-5μm(可為多層噴涂)；又其中該預(yù)定交流電壓范圍可為正負(fù)150V到正負(fù)900V之間，而該預(yù)定交流頻率可為12kHz到14kHz之間；其中該熒光粉體層是以網(wǎng)印或微影工藝圖案化制作各該三原色熒光粉體涂層，并精確對應(yīng)于液晶顯示面板的各該液晶數(shù)組單元，如對于熒光粉體層厚度可以應(yīng)產(chǎn)品特性需求予以調(diào)整，各該原色的熒光粉體可以選用粒徑1μm以下的熒光粉，以網(wǎng)印或微影工藝制作熒光粉體層，粉體層的厚度可以為3-5μm；其中的阻隔壁可以網(wǎng)印或微影設(shè)置于陰陽極單元間隙，以維系陰陽極的間隙，其厚度需求是依陰極電子發(fā)射源特性及交變電壓特性提供一預(yù)設(shè)厚度可為50到200μm；且有鑒于光源利用的集中效果，本實用新型進一步可包含導(dǎo)光板構(gòu)造，設(shè)于陽極構(gòu)造的外側(cè)，以加強亮度(如手電筒一般)；又其中該導(dǎo)光板顏色可為白色，以加強反射亮度；又基于液晶顯示器發(fā)光效率問題，本實用新型其中該熒光粉體層的光粉體種類可為常用的陰極射線管的P-22系列熒光粉材，以使材料取得容易；而考慮改善碳納米管的導(dǎo)電與發(fā)射電子特質(zhì)，其中該碳納米管層可包含有經(jīng)改質(zhì)后的碳納米管，具有高電子發(fā)射率。一般改質(zhì)后的碳納米管會具有特性的改善，如導(dǎo)電特性或電子發(fā)射率，且特定的界面附著能力亦可能通過改質(zhì)達成。
通過以上的詳細(xì)揭示驗證，本實用新型的優(yōu)點如下；1.為交變電源驅(qū)動，具高亮度，可達1000-2000nits以上，室外使用不論日夜皆可清楚顯示液晶影像，且使用壽命長。
2.可為低消耗功率，其功率視發(fā)光區(qū)塊數(shù)量而定，一般可小于1-5W。
3.環(huán)境適應(yīng)性高，可做為工業(yè)等級用途。
4.制造成本低，噴涂工藝為低成本工藝。
權(quán)利要求1.一種液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該構(gòu)件包括有液晶顯示面板，具液晶數(shù)組單元，以控制畫面或光源的呈現(xiàn)；場發(fā)射光源構(gòu)件，位于該液晶顯示面板的背面，該場發(fā)射光源構(gòu)件包含陽極構(gòu)造，具熒光粉體層，位于接近液晶顯示面板側(cè)；陰極構(gòu)造，具碳納米管層，位于遠離液晶顯示面板側(cè)；阻隔壁，位于陰極與陽極構(gòu)造的間隙，具有一預(yù)定厚度；及交變電路，具有電壓施加端，可承受一預(yù)定交流頻率與一預(yù)定交流電壓的電流，施加于該電壓施加端與該陰極間；其中該碳納米管層具有一預(yù)定范圍的陰極噴涂層厚度；其中該熒光粉體層為圖案化設(shè)置具紅綠藍三原色顯示能力的熒光粉體所形成，各該原色熒光粉體對應(yīng)所謂的液晶數(shù)組單元，并具一預(yù)定范圍的熒光粉體層厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該熒光粉體層的粉體種類為陰極射線管使用的熒光粉P-22系列的三原色熒光粉。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該熒光粉體層的粉體的粒徑為1μm以下。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該熒光粉體層可以網(wǎng)印或微影工藝制作，粉體層厚度為3到5μm。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該預(yù)定交流電壓范圍為正負(fù)150V到正負(fù)900V之間，該預(yù)定交流頻率為12kHz到14kHz之間。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該碳納米管層為噴涂方式所涂布。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該阻隔壁，可以一種網(wǎng)印或微影工藝制作，其厚度可以為50到200μm。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，進一步包含導(dǎo)光板構(gòu)造，設(shè)于陽極構(gòu)造的外側(cè)，以加強亮度。
9.如權(quán)利要求8所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該導(dǎo)光板顏色為白色，以加強反射亮度。
10.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板構(gòu)件，其特征是，該碳納米管層包含有經(jīng)改質(zhì)后的碳納米管，具有高電子發(fā)射率。
11.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示面板，其特征是，該碳納米管層的陰極噴涂厚度范圍為每層3-5μm.
專利摘要一種應(yīng)用于液晶顯示面板的構(gòu)件，該構(gòu)件包括液晶顯示面板，具液晶數(shù)組單元，以控制畫面或光源的呈現(xiàn)；場發(fā)射光源構(gòu)件，位于該液晶顯示面板的背面，其包含陽極構(gòu)造，具熒光粉體層，位于接近液晶顯示面板側(cè)；陰極構(gòu)造，具碳納米管層，位于遠離液晶顯示面板側(cè)；阻隔壁，位于陰極與陽極構(gòu)造的間隙，具有一預(yù)定厚度；及交變電路，具有電壓施加端，可承受一預(yù)定交流頻率與一預(yù)定交流電壓的電流，施加于該電壓施加端與該陰極間；據(jù)此一、可提供一散熱良好，能抵抗發(fā)光元件熱集中的較佳構(gòu)造；二、以現(xiàn)有技術(shù)易于取得驅(qū)動IC；三、陰極可以噴涂方式制作成本低；四、無須設(shè)置濾光片，直接以電子激發(fā)熒光粉所產(chǎn)生的三原色，色澤飽和度佳。
文檔編號G02F1/1333GK2736797SQ200420066210
公開日2005年10月26日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者鄭奎文 申請人:東元奈米應(yīng)材股份有限公司